基于高低潮的优化保形调和分析模型(OCTHM)及算法

通常利用Foreman的高低潮潮汐预报模型,对只有高低潮实测数据的海洋水文站位进行潮汐预报,但在某些组合分潮情况下,在高低潮间会产生抖动现象,这种现象增加了不应有的虚假高低潮,给高低潮时和潮位的预报以及天文潮的整体预报精度造成很大影响。基于定点天文潮曲线变化具有的特性(高、低潮位处一阶导数为零且具有凸、凹性),在只有高低潮数据情况下,给出了建立分段四次多项式插值的优化保形潮汐调和分析模型(OCTHM)的一般方法。利用此模型思想方法,根据江苏省连云港站、上海高桥站的实测高低潮数据,建立了相应站位的优化保形潮汐调和分析预报模型。对有关预报结果进行分析对比,表明OCTHM模型克服了Foreman预报模型的抖动现象,具有其所不具有的保形性,可以较为准确地预报出高低潮时和潮位。     

秦皇岛港10万t级航道的潮汐变化

对秦皇岛港10万t级航道处的潮汐变化与秦港3号码头验潮站潮汐变化进行了同步观测,并对所获得的2组观测数据进行了整点潮高及高、低潮潮时潮高对比,计算了相关系数,建立了线性回归方程。证明两处的潮汐变化基本相同。在10万t级航道水深测量中,可用验潮站的潮位进行订正。     

高低潮位扩展至逐时潮位的插值方法比较

对我国近岸不同潮汐类型的高、低潮潮位数据,采用线性插值、Hermit插值、三次样条插值和三角函数插值等4种插值方法扩展到逐时数据,以潮汐表逐时数据做验证。从逐时数据误差分析、调和参数分析和工程水位(包括设计水位和乘潮水位)等角度对比各种插值方法的误差。结果表明,对于逐时数据误差,在北部湾的全日潮海区,各方法的误差均较大,而在其他海域Hermit插值方法最优,三角函数插值方法略差;对于调和参数和工程水位,Hermit插值和三角函数插值优于其他方法。     

基于牛顿迭代法的潮汐模型高低潮时计算方法*

在由调和分析方法建立了潮汐潮位预报模型后,利用牛顿迭代法给出了一种快速求解潮汐潮位预报模型的高低潮时方法.利用连云港的潮汐潮位预报模型,分别通过不同的求解高低潮时的方法,对潮汐高低潮时进行了预报.计算结果表明,在满足同等精度条件下,求解高低潮时的牛顿迭代法具有计算量小、收敛速度快等优势.     

广西沿海潮汐特征分析

利用最新潮汐模型FES2014提取广西沿海K_1、O_1、M_2和S_2等4个主要分潮调和常数,计算潮汐类型,并绘制广西沿海潮波图及潮汐类型分布图。结果表明:广西沿海潮波传播方向为西南向东北方向;潮汐类型以正规日潮为主;北部湾东北部为不正规日潮混合潮。根据北海、防城港、龙门港及钦州航道等4个重要验潮站的实测数据,采用最小二乘原理的调和分析方法得到4个验潮站的调和常数。根据调和常数计算潮汐特征值,结果表明4个验潮站潮汐类型均为正规日潮,这与模型分析结果是一致的。利用北海长期验潮站分析得到北海站设计高水位约为470 cm,设计低水位约为110 cm。通过潮波图与水下地形分布图的比较,表明广西沿海潮汐的形成与水下地形分布密切相关。     

河口挡潮闸闸下低潮缺失水位修正方法

河口挡潮闸闸下低潮水位资料周期性缺失可能导致闸下潮汐调和分析结果出现偏差,从而直接影响到闸下水位过程的预报精度。针对这一问题,提出了一种闸下低潮缺失水位的修正方法,利用潮汐过程曲线的对称性对低潮缺失水位资料进行初步修正,然后根据调和分析自报结果对修正数据进行迭代更新,直至潮汐调和常数不再变化。验证结果表明,该方法可有效提高闸下水位过程的自报精度,其成果在2014年宁波高背浦闸闸下测站的潮汐预报中得到了良好应用。     

船舶乘潮过浅模拟研究

为充分、合理地利用长江口自然潮位乘潮通航的潜力,为加强该水域航运的安全和计划管理,本文就其乘潮航道通过能力的模拟计算作一探讨.作者首先简略地介绍了长江口南水道的航道水文,然后以高低潮位法和调和常数法进行通航时间的模拟计算和多浅段共通乘潮时间的求解,最后根据1986年的潮汐实测资料,采用高低潮位法计算由长江口进口到鸭窝沙航段上端的每潮可通过量,并汇编列表.本研究对其他河口港的乘湖过浅也有一定的参考价值.     

附港潮汐自动计算

附港潮汐计算，一般采用计算内差法或做图内差法等。这两种方法应用起来都较繁琐，且易产生较多人为误差。随着计算机在船舶上的普及，是否该有一种更简便的方法来计算附港潮汐呢?为此，我编辑了“附港潮汐自动计算”软件，可用于计算英版《潮汐表》中列出的世界各附港潮汐。该软件是以excel编辑的电子表格，要求电脑内装有excel软件。应用者只需填入从英版《潮汐表》中查得的相应主港的潮时差、潮高差、潮时、潮高及主附港季节改正、日期等数据，即可自动算出附港潮时、潮高。     

近50年东江三角洲潮汐运动的变化研究

基于东江三角洲的5个水文观测站和东江下游的博罗流量观测站数据,分析近50 a来东江三角洲潮汐运动特征的变化。水文统计学方法表明上游石龙站点的水位和潮差变化程度远大于下游的大盛和泗盛围站点,且石龙站点低低潮曾发生于小潮,后发生于大潮时期,这一变化与潮汐分潮振幅变化相关。T_Tide调和分析得出的分潮振幅结果显示,各站点的振幅变化与水位和潮差变化相关,尤其石龙站点的半月分潮和半日分潮大小的转换能够说明低低潮发生时间的变化。此外计算出的地形指标变化,表明石龙站点因人类活动所导致的河床下切所引起的潮动力变化,对以上变化起到不同程度的影响作用。     

开边界优化反演方法在渤海湾潮汐模型中的应用

开边界条件的确定是海域潮汐模型验证的主要难点之一。采用数据驱动模型和海域潮汐模型有机结合的开边界条件反演新方法,耦合反演渤海湾海域潮汐模型开边界条件,以实现潮波的精确数值模拟。数值模拟的M2,S2,K1调和常数与实测值的最大误差绝对值：K1振幅为4.37 cm,K1迟角为6.7°。数值结果验证了该方法对不同海域不同模型的工程适用性。     

黄浦江航道维护中的长航道乘潮水位计算

黄浦江为感潮河段长航道,与其他类似航道相比,黄浦江还存在港区集中、船舶进口时间不一且并非在最优乘潮时间之后即靠泊码头的特点。针对上述问题,对进港时间与乘潮历时的相关关系进行研究,采用多站水位联合计算的方式,提出以进口时间作为限制条件,根据具体进口时间(潮时)推算航行到各航段所对应时间(潮时),并结合单站涨落潮时间与船舶过站时间的数学关系,进而计算需乘潮历时和可能乘到的潮位的方法。通过该方法的计算,在进口时间受限的情况下,可得到船舶靠泊各个港区所需的最佳乘潮时间和对应的乘潮水位,并以此分别确定航道各段的维护高程,合理利用有限资源,减少工程投资。     

潮汐河口长航道乘潮问题研究

针对潮汐河口长航道乘潮计算的潮位资料代表性问题,提出了潮汐河口乘潮水位的多站联合计算法。该方法利用多站同步潮位资料,综合考虑船舶通航方式与潮波传播速度等因素,可合理计算潮汐河口乘潮水位。长江口深水航道的有关计算表明,相同乘潮历时和累积频率对应的乘潮水位,进河口大于沿程单站的乘潮水位,且明显大于出河口。潮汐河口长航道设计,应根据当地河口的潮汐性质、强度及其与径流的对比,以及船舶航行的特点包括航速、进出港载货情况和航道沿程水深,确定合理的乘潮方式,即选择合适的航道乘潮长度。     

基于短期验潮资料的新建港区设计潮位确定方法*

在沿海港口工程中,确定设计潮位是一项重要的基础工作。对于新建港区,往往只有短期验潮资料,需要借助附近主港的长期验潮资料,采用短期同步差比法和相关分析法计算设计高、低水位,采用相关分析法和K值法计算极端高、低水位。研究判断潮汐性质相似性的定量指标以及基于多个计算结果的设计潮位确定方法。该方法应用于皮口港区总体规划中,为新建港区设计潮位的确定提供了参考。     

基于潮波数值模拟技术的潮位推算及其精度验证

基于潮波数值模拟技术的潮位推算算法可以推算测区内任一区域的潮位,减少临时验潮站,尤其是海上定点验潮站的布设,避免潮位改正模型的误差。文章利用实测潮位资料对基于数值模拟技术的推算潮位进行了验证,取得了较好的结果。     

潮段平均流速计算方法研究

在海岸、河口、海湾等地区,潮流是最基本海水运动和主要的水动力因素之一,受海底地形、岸线和岛屿的影响,潮流运动基本呈现为往复运动,即涨潮流速和落潮流速方向相反,相差180°左右。描述往复运动潮流动力强弱的重要指标之一是潮段平均流速和潮平均流速。结合实际海区的实测潮过程,文中对潮段平均流速的3种计算方法和对水文全潮的潮平均流速的3种计算方法进行了对比研究。研究结果表明,不同的计算方法其结果存在着误差,建议潮段平均流速采用积分平均方法,潮平均流速计算采用加权平均法。     

余水位及潮汐差分方法

从潮汐调和分析的原理出发,由精度分析入手,论证了潮汐调和分析参数取值的限度问题,指出在保证不损失精度的前提下,取13个参变量为最佳取值。据潮汐调和分析预报原理和余水位的概念,利用观测和预报的相关关系,总结了潮汐预报的四大特点,详细论证和阐述了余水位7种特性,并利用实际算例,证明了这7种特性的存在,在此基础上提出了相关潮位站潮汐差分的思想,以实例验证了潮汐差分的可行性,给出了潮汐差分数学模型和潮汐差分方法以及潮汐差分的用途,利用余水位的特性准确地进行潮位反演和提高了短期预报潮位的精度。     

基于余水位的潮位实时推算系统

为了有效控制附近海域潮位,保证通航安全和合理有效地利用水深资源,详述了余水位的基本原理和潮汐差分方法,提出了基于此理论的验潮方案和潮位推算算法,并开发了一个潮位实时推算系统.系统采用多线程、串口通信等技术,与GPS接收机、潮位遥报仪、电脑主机等硬件进行实时通讯,获取定位信息和遥报潮位等数据,利用差分潮位推算施工船舶所在...     

不同期验潮数据用于余水位差分水位推算的可行性分析

利用中短期验潮资料调和分析获得11个主要分潮的调和常数实现水位推算的方法,已在海洋测绘、疏浚工程测量等领域得到推广。但不进行全部站点的同步验潮测量,仅收集不同期历史验潮数据进行分析,获得的潮汐调和常数难以满足水深测量水位改正的精度要求。提出2种调和常数优化方法,通过增强不同期验潮数据调和常数的相关性,提高水位推算的精度,并以实例验证不同期验潮数据用于余水位差分水位推算的可行性。     

乘潮水位估计的逐时潮位统计法

针对海岸港口的乘潮水位计算问题,提出了逐时潮位法计算给定延时和保证率条件下的乘潮水位。该方法从潮位过程线上读取逐时潮位观测资料对应的持续时间,按潮位和延时分组进行二维统计,从统计结果中抽取所需计算延时的潮位序列,根据序列绘制累积频率曲线得到所需保证率的潮位值。该方法与规范法的计算结果相差不大,但在绘制累积频率曲线能减少约50%的计算量,将有效减少机时,提高工作效率。通过该方法计算得到了日照港年和季的乘高潮水位,计算结果表明船舶在乘潮进入日照港时,需特别考虑季节因素的影响。